最近有个概念在科研圈火的一发不可收拾，那就是相分离，也有人称作相变。提到相分离大家的第一印象是物理学上的概念：当外界环境改变时，物质在不同相之间相互转换。那么在细胞中是否也存在相分离呢？
早在19世纪末，美国细胞生物学家Edmund Beecher Wilson教授就已经提出细胞中也存在相分离过程，他表示：虽然细胞质中有多个细胞器具有膜结构能够将不同区域分开，但是在细胞质中大部分区域都是液体状物质，当细胞行使功能时，这些物质会形成不同化学性质的悬浮液滴，这个过程就是相分离。
虽然相分离的概念提出的时间很早，但是由于缺乏合适的实验手段进行验证，因此关于相分离的大部分理论都是假设，并没有确切的科学实验证据。直到2012年，美国德州大学西南医学中心结构生物学家Michael Rosen教授和生物化学家Steven McKnight教授在研究蛋白质和RNA分子发现：在体外，这些分子之间能够通过微弱的作用力形成小液滴样的形态，这是相分离过程第一次通过生化实验在体外得以验证。在这项实验技术的革新下，相分离的研究变得相对简单，也是从这时候开始，相分离的研究才进入快车道，多项重大研究成果也在今年爆发。
4月19日，cell杂志同一期刊登4篇相分离相关文章
5月25日，science杂志同一期刊登3篇相分离相关文章
5月30日，nature上也发表了一篇相分离有关文章，下面就最新的这篇nature文章给大家讲讲相分离相关研究。
RNA聚合酶II复合体是一个存在于真核生物细胞中的酶，对于基因的转录延伸以及mRNA的加工至关重要。在起始转录的过程中，RNA聚合酶II需要结合到基因上游的启动子区域，这一过程依赖于大量转录因子的辅助。目前研究较多的是转录因子P-TEFb，它可以促使RNA聚合酶II的CTD结构域发生磷酸化从而促进转录过程，但是P-TEFb蛋白上的哪段序列催化这一过程目前还不清楚，作者对这个科学问题进行探究。
P-TEFb蛋白含有两个亚基，包括催化亚基CDK9和调节亚基cyclin T1（CYCT1），为了探究P-TEFb蛋白的哪个区域催化RNA聚合酶II CTD结构发生磷酸化，作者通过体外磷酸化实验表明，CYCT1的1-533个氨基酸对于CTD的磷酸化至关重要。
为了进一步缩小范围，作者对包含在这段区域的CCD结构域和HRD（富含组蛋白）结构域分别进行缺失，发现缺失HRD后，CYCT1就不能诱导CTD磷酸化，表明HRD促进CTD结构域发生磷酸化。
HRD如何诱导CTD结构域发生磷酸化呢？通过免疫共沉淀以及体外分子结合实验发现，当HRD缺失后，CYCT1与CTD的结合明显减弱，这表明HRD介导CYCT1与CTD的相互结合。
HRD结构域为何能够高效的介导CYCT1与CTD的相互作用呢？作者对CYCT1蛋白序列进行分析，发现这段序列中存在一段内在无序区域（IDR），而HRD也包含在IDR区域中。具有这种IDR结构域的蛋白在行使功能时由于分子间的疏水作用发生相变，从而形成具有独立空间的液滴状结构，这种结构确保蛋白间生化反应高效进行。这就暗示HRD结构域可能会影响IDR的相变过程。
为了证实这一猜想，作者分别纯化了GFP-IDR1蛋白以及HRD结构域缺失的GFP-IDR1ΔHRD蛋白，通过激光共聚焦显微镜观察发现HRD结构域缺失后，IDR就不能够发生相变形成液滴状结构，从而导致CYCT1与CTD无法在独立的空间中高效的相互作用。
相分离如此重要主要是因为细胞中的相分离过程参与多种疾病的发生，包括阿尔茨海默症以及肿瘤等重大疾病，以相分离过程设计药物能够为这些疾病的治疗提供一个全新的思路。
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